SU1485172A1 - Method and apparatus for acoustic logging - Google Patents

Description

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности способа акусИзобретение относится к геофизическим исследованиям скважин. 'The invention relates to geophysical research wells. The purpose of the invention is to increase the resolution of the method akus. The invention relates to geophysical studies of wells. '

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности способа акустического каротажа за счет повышения точности определения параметра нелинейности среды.The aim of the invention is to increase the resolution of the method of acoustic logging by increasing the accuracy of determining the parameter of nonlinearity of the medium.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В скважине или на поверхности возбуждают низкочастотную акустическую волну. Одновременно с ней в скважине возбуждают высокочастотную акустическую волну. В зоне взаимодействия волн (между источником и приемником) измеряют максимальную амплитудуIn a well or on the surface, a low-frequency acoustic wave is excited. At the same time, a high-frequency acoustic wave is excited in the well. In the zone of interaction of the waves (between the source and receiver) measure the maximum amplitude

22

тического каротажа путем повышения точности определения параметра нелинейности среды. На поверхности или в скважине возбуждают низкочастотную акустическую волну, а в скважине одновременно с низкочастотной - высокочастотную волну. Измеряют максимальную амплитуду низкочастотной акустической волны и фазовую модуляцию высокочастотной акустической волны в моменты, когда амплитуда низкочастотной акустической волны достигает в зоне взаимодействия максимального и нулевого значений. Параметр нелинейности среды определяют по отношению разности величин· фазовой модуляции, измеренных при максимальной и нулевой амплитудах низкочастотной волны, к максимальной амплитуде низкочастотной волны.logging by improving the accuracy of determining the parameter of nonlinearity of the medium. On the surface or in the well excite a low-frequency acoustic wave, and in the well simultaneously with the low-frequency - high-frequency wave. The maximum amplitude of the low-frequency acoustic wave and the phase modulation of the high-frequency acoustic wave are measured at times when the amplitude of the low-frequency acoustic wave reaches its maximum and zero values in the interaction zone. The nonlinearity parameter of the medium is determined by the ratio of the difference in the magnitudes of phase modulation measured at the maximum and zero amplitudes of the low-frequency wave to the maximum amplitude of the low-frequency wave.

2 с, и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.2 s, and 2 z. P. f-ly, 1 ill.

низкочастотной волны и.величины фазовой модуляции высокочастотной акустической волны в моменты, когда амплитуда низкочастотной волны достигает максимального и нулевого значений. Параметр нелинейности среды определяют по отношению разности величин фазовой модуляции при максимальной и нулевой амплитудах низкочастотной акустической волны к амплитуде низкочастотной акустической волны.low-frequency wave and the magnitude of the phase modulation of a high-frequency acoustic wave at times when the amplitude of the low-frequency wave reaches its maximum and zero values. The nonlinearity parameter of the medium is determined by the ratio of the phase modulation difference at the maximum and zero amplitudes of the low-frequency acoustic wave to the amplitude of the low-frequency acoustic wave.

В импульсном режиме возбуждениеPulsed excitation

высокочастотной акустической волныhigh frequency acoustic wave

осуществляют только в Моменты, когда амплитуда низкочастотной акустиаЦп., 1485172 А1carried out only in moments when the amplitude of the low-frequency acoustics, SP, 1485172 A1

33

14851721485172

4four

ческой волны равна нулю или достигает максимума.the wave is zero or reaches its maximum.

На чертеже представлена схема устройства для акустического каротажа .The drawing shows a diagram of the device for acoustic logging.

Устройство для акустического каротажа содержит скважинный зонд 1, соединенный кабелем 2 с наземной аппаратурой 3, а также источник 4 низкочастотных акустических волн. Скважинный зонд 1 включает в себя высокочастотный генератор 5, соединенный с излучателем 6, а также приемники 7 и 8 соответственно высокочастотных и низкочастотных волн. К выходам приемников подключены соответственно высокочастотный 9 и низкочастотный 10 усилители. Наземная аппаратура 3 включает фильтры 11 и 12 соответственно верхних и нижних частот. Фильтр 11 соединен с фазовым детектором 13, а фильтр 12 с амплитудным детектором 14. Выход амплитудного детектора соединен с блоком 15 управления и блоком 16 сравнения. Выходы блока управления и фазового детектора соединены с блоком 17 измерителя разности откликов фазового детектора, выход которого подключен к блоку сравнения. Выход блока сравнения соединен с регистратором 18.The device for acoustic logging contains a downhole probe 1 connected by cable 2 to ground equipment 3, as well as a source 4 of low-frequency acoustic waves. The downhole probe 1 includes a high-frequency generator 5 connected to an emitter 6, as well as receivers 7 and 8, respectively, of high-frequency and low-frequency waves. High-frequency 9 and low-frequency 10 amplifiers are connected to the outputs of the receivers, respectively. Ground equipment 3 includes filters 11 and 12, respectively, the high and low frequencies. The filter 11 is connected to the phase detector 13, and the filter 12 with the amplitude detector 14. The output of the amplitude detector is connected to the control unit 15 and the comparison unit 16. The outputs of the control unit and the phase detector are connected to the block 17 of the meter of the difference of the responses of the phase detector, the output of which is connected to the comparison unit. The output of the comparison unit is connected to the recorder 18.

Для импульсного режима выход блока 15 управления соединен с входом высокочастотного генератора 5.For a pulse mode, the output of the control unit 15 is connected to the input of the high-frequency generator 5.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В непрерывном режиме источник 4 возбуждает в исследуемой среде низкочастотную акустическую волну. Излучатель 6 возбуждает высокочастотную акустическую волну. В результате взаимодействия исходных акустических волн на приемник 7 поступает высокочастотная волна, промодулиро- . ванная по фазе и частоте низкочастотной волной. Преобразованный/ электрический сигнал усиливается высокочастотным усилителем 9 и по кабелю передается в наземную аппаратуру. Здесь сигнал поступает на фильтр 11 верхних частот, освобождается от низкочастотных помех, ограничивается по амплитуде и приходит на фазовый детектор 13. Последний преобразует фазовые изменения в амплитудные. Напряжение с выхода фазового детектора, пропорциональное глубинеIn continuous mode, the source 4 excites in the medium under study a low-frequency acoustic wave. Emitter 6 excites a high-frequency acoustic wave. As a result of the interaction of the initial acoustic waves, a high-frequency wave, which is modulated by a receiver, arrives at the receiver 7. bathroom phase and frequency of the low-frequency wave. The converted / electrical signal is amplified by a high-frequency amplifier 9 and transmitted via cable to ground equipment. Here the signal enters the high-pass filter 11, is freed from low-frequency interference, is limited in amplitude and arrives at the phase detector 13. The latter converts the phase changes into amplitude. The voltage output from the phase detector, proportional to the depth

фазовой модуляции, подается, на вход блока 17 измерителя разности откликов фазового.детектора. Низкочастотная акустическая волна, прошедшая по городе, приходит на приемник 8. Преобразованный электрический сигнал усиливается низкочастотным усилителем 10 и по кабелю передается в наземную аппаратуру. Здесь этот сигнал фильтруется фильтром 12 нижних частот и поступает в амплитудный детектор 14, с выхода которого напряжение, пропорциональное амплитуде низкочастотной волны, подается на блок 16 сравнения, где запоминается максимальная амплитуда. Кроме того, это напряжение подается на блок 15 управления. Последний в моменты, когда амплитуда низкочастотной волны либо равна нулю, либо имеет максимальное значение, посылает импульс управления блоку 17 измерителя разности откликов фазового детектора. В этом блоке вычисляется разность откликов фазового детектора при максимальной и нулевой амплитулах низкочастотной акустической волны. Напряжение, пропорциональное разности откликов фазового детектора, подается на блок 16 сравнения. В этом блоке определяется отношение разности откликов фазового детектора к максимальной амплитуде низкочастотной акустической волны, Которое регистрируется регистратором 18.phase modulation, is fed to the input of the block 17 meter difference of the responses of the phase. detector. A low-frequency acoustic wave passing through the city arrives at the receiver 8. The converted electrical signal is amplified by a low-frequency amplifier 10 and transmitted via cable to ground equipment. Here, this signal is filtered by a low-pass filter 12 and fed to an amplitude detector 14, from which output a voltage proportional to the amplitude of the low-frequency wave is fed to comparison unit 16, where the maximum amplitude is memorized. In addition, this voltage is supplied to the control unit 15. The latter, at the moments when the amplitude of the low-frequency wave is either equal to zero or has a maximum value, sends a control pulse to the block 17 for measuring the difference between the responses of the phase detector. In this block, the difference between the responses of the phase detector at the maximum and zero amplitudes of the low-frequency acoustic wave is calculated. A voltage proportional to the difference of the responses of the phase detector is applied to the comparison unit 16. In this block is determined by the ratio of the difference of the responses of the phase detector to the maximum amplitude of the low-frequency acoustic wave, which is recorded by the recorder 18.

В импульсном режиме источник 4 возбуждает низкочастотную акустическую волну в исследуемой среде. Эта волна принимается приемником. Преобразованный электрический сигнал . усиливается низкочастотным усилителем 10 и по кабелю передается в наземную аппаратуру, Здесь сигнал фильтруется фильтром 12 и детектируется амплитудным детектором 14. Максимальная амплитуда регистрируется в блоке 16 сравнения. В момент, когда амплитуда равна нулю, либо имеет максимальное значение, блок 15 управления запускает высокочастотный генератор 5, который возбуждает излучатель 6. На приемник 7 поступает промодулированная низкочастотной волной высокочастотная акустическая волна. Преобразованный электрический сигнал усиливается высокочастотным усилителем 9 и передается по кабелю в наземную аппаратуру. Здесь сигнал фильтруется фильтром 11. Затем фазовые изменения преобразуютсяIn the pulsed mode, the source 4 excites a low-frequency acoustic wave in the medium under study. This wave is received by the receiver. Converted electrical signal. amplified by a low-frequency amplifier 10 and transmitted by cable to ground equipment; here the signal is filtered by filter 12 and detected by an amplitude detector 14. The maximum amplitude is recorded in block 16 of the comparison. At the moment when the amplitude is zero, or has a maximum value, the control unit 15 starts the high-frequency generator 5, which excites the emitter 6. The receiver 7 receives a high-frequency acoustic wave modulated by a low-frequency wave. The converted electrical signal is amplified by a high-frequency amplifier 9 and transmitted via cable to ground equipment. Here the signal is filtered by the filter 11. Then the phase changes are converted

5five

14851721485172

66

в амплитудные в фазовом детекторе 13. Отклики фазового детектора на высокочастотный сигнал при нулевой и максимальной амплитудах поступают на блок 17 измерителя разности откликов фазового детектора, где вычисляется разность откликов, которая подается на блок 16 сравнения. В этом блоке определяется отношение разности откликов фазового детектора к максимальной амплитуде низкочастотной волны, которое регистрируется регистратором 18.in the amplitude in the phase detector 13. The responses of the phase detector to the high-frequency signal at zero and maximum amplitudes arrive at block 17 of the meter of the difference of the responses of the phase detector, where the difference of the responses is calculated, which is fed to the block 16 of comparison. In this block, the ratio of the difference between the responses of the phase detector and the maximum amplitude of the low-frequency wave, which is recorded by the recorder 18, is determined.

Claims (4)

Формула изобретенияClaim 1. Способ акустического'.каротажа, заключающийся в возбуждении высокочастотной акустической волны всква- 20 жине и низкочастотной акустической волны в скважине или на поверхности, изменении фазовой модуляции высокочастотной акустической волны и амплитуды низкочастотной акустической волны в зоне взаимодействия волн, определении параметра нелинейности среды по отношению измеренных величин, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности способа акустического каротажа за счет повышения точности определения параметра нелиней·** ности среды, фазовую модуляцию высокочастотной волны определяют по разности откликов фазового детектора при максимальной и нулевой амплитудах низкочастотной акустической волны· в зоне взаимодействия волн.1. The method of acoustic logging, consisting in the excitation of a high-frequency acoustic wave through the hole and a low-frequency acoustic wave in the well or on the surface, a change in the phase modulation of the high-frequency acoustic wave and the amplitude of the low-frequency acoustic wave in the zone of interaction of the waves, determining the nonlinearity parameter of the medium measured values, characterized in that, in order to increase the resolution of the acoustic logging method by increasing the parameter determination accuracy nonlinearity, phase modulation of a high-frequency wave is determined by the difference of the responses of the phase detector at the maximum and zero amplitudes of the low-frequency acoustic wave in the zone of interaction of the waves. 2. Способ поп. 1, отличающий с я тем, что в импульсном режиме высокочастотную акустическую волну излучают при нулевой и максимальной амплитудах низкочастотной акустической волны, измеренной в зоне взаимодейцтвия волн,2. The way pop. 1, characterized by the fact that in a pulsed mode, a high-frequency acoustic wave is emitted at zero and maximum amplitudes of a low-frequency acoustic wave measured in the zone of interaction of the waves, 3. Устройство для акустического каротажа, содержащее скважинный зонд с последовательно соединенными высокочастотными генератором и излучателем, приемниками высокочастотных и низкочастотных акустических еолн и3. Device for acoustic logging, containing a downhole probe with a series-connected high-frequency generator and emitter, receivers of high-frequency and low-frequency acoustic waves and 15 усилителями, кабель и наземную аппаратуру, включающую каналы измерения фазовой модуляции высокочастотной волны и амплитуды низкочастотной волны, блок сравнения и регистратор, отличающееся тем, что, с целью управления генерацией и регистрацией акустических волн, в наземную аппаратуру введен блок управления, вход которого соединен с вы25 ходом канала измерения амплитуды низкочастотной волны, и блок измерителя разности откликов фазового в . детектора, входы которого соединены с выходом канала измерения фазовой15 amplifiers, cable and ground equipment, including channels for measuring phase modulation of a high-frequency wave and amplitude of a low-frequency wave, a comparator, and a recorder, characterized in that, in order to control the generation and registration of acoustic waves, a control unit is inserted into the ground equipment, the input of which is connected to the output of the channel measuring the amplitude of the low-frequency wave, and the phase difference meter measuring unit. a detector whose inputs are connected to the output of the phase measurement channel 30 модуляции высокочастотной волны и выходом блока управления, а выход с блоком сравнения.30 modulation of the high-frequency wave and the output of the control unit, and the output with the reference unit. 4. Устройство по п. 3, о т л и35 чающееся тем, что, с целью .4. The device according to claim 3, which is based on the fact that, for the purpose. возможности работы в импульсном режиме, один из выходов блока управления соединен с высокочастотным генератором .the ability to work in a pulsed mode, one of the outputs of the control unit is connected to a high-frequency generator. 14851721485172